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Academic Year/course: 2023/24

628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles

68358 - Quantum field theory


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
68358 - Quantum field theory
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
628 - Master's Degree in Physics of the Universe: Cosmology, Astrophysics, Particles and Astroparticles
ECTS:
6.0
Year:
01
Semester:
First semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

Quantum Field Theory (QFT) occupies a unique place in physics since it combines and makes compatible two great findings of physics: quantum theory and relativity. This theory is the basis of the Standard Model of particle physics. In addition, QFT provides essential tools for nuclear physics, atomic physics, condensed matter physics and astrophysics.

Together with Electrodynamics: Interaction of Radiation and Matter, Theory and Phenomenology of the Standard Model of Particle Physics and Particle Physics beyond the Standard Model, it forms the Particle Physics subject.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the Agenda 2030: 4-Quality education.

2. Learning results

Upon completion of this subject, the student will be able to:

  • Master the basic concepts of quantum field theory as the fundamental theoretical framework of the physics of
    particles and astroparticles.
  • Analyze the deduction of a theory and the connection with experimental data.
  • Calculate cross sections and decay widths for processes relevant to particle physics and
    astroparticles.
  • Handle the Feynman Diagrams technique.
  • Understand the role of symmetries in quantum field theories.
  • Know the essential pieces that will constitute the Standard Model.

3. Syllabus

  1. Scalar field.
  2. Dirac field.
  3. Lagrangian of electrodynamics and quantization.
  4. Feynman's rules and elementary processes.
  5. Divergences, regularization, renormalization.
  6. Symmetries and quantization: spontaneous breaking, abelian Higgs mechanism, anomalies.
  7. Non-Abelian gauge theories.
  8. Lattice regularisation.

4. Academic activities

  1. Participation in and attendance to lectures.
  2. Case analysis, sharing and debate on the contents of the subject.
  3. Solving problems related to the contents of the subject.
  4. Writing and submission of works.
  5. Production and oral presentation of works.
  6. Tutoring.
  7. Individual study.
  8. Written or oral assessment tests
  9. Discussions in discussion forum.

5. Assessment system

The student must demonstrate that they has achieved the intended learning results through the following
assessment activities:

  • Assessment of case analysis, problem solving, questions and other activities: 20%.
  • Assessment of reports and written work: 20%.
  • Assessment of oral presentations of work: 20%.
  • Assessment of the evaluation tests: 40%.

The final grade will be obtained according to the percentage assigned to each assessment activity.
In order to pass the subject, this final grade must be equal or higher than 5.

The subject has been designed primarily for students who attend lectures during the term.
However, there will also be an assessment test for students who are unable to attend these lectures or who
have not completed or have not passed the assessment activities.
This global assessment test will take place on the dates established by the Faculty of Sciences.

 


Curso Académico: 2023/24

628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas

68358 - Teoría Cuántica de Campos


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
68358 - Teoría Cuántica de Campos
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
628 - Máster Universitario en Física del Universo: Cosmología, Astrofísica, Partículas y Astropartículas
Créditos:
6.0
Curso:
01
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

La Teoría Cuántica de Campos (TCC) ocupa un lugar singular dentro de la física puesto que combina y hace compatibles
dos grandes hallazgos de la física: la teoría cuántica y la relatividad. Esta teoría es la base del Modelo Estándar de la física
de partículas. Además, la TCC proporciona herramientas esenciales para la física nuclear,
la física atómica, física de la materia condensada y astrofísica.

Conforma junto con Electrodinámica: interacción de radiación y materia,  Teoría y fenomenología del Modelo Estándar de física de partículas y Física de partículas más allá del Modelo Estándar, la materia de Física de partículas.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda
2030 de Naciones: 4-Educación de calidad.

2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados:

  • Dominar los conceptos básicos de la teoría cuántica de campos como marco teórico fundamental de la física de
    partículas y astropartículas.
  • Analizar la deducción de una teoría y la conexión con los datos experimentales.
  • Calcular secciones eficaces y anchuras de desintegración para procesos relevantes en la física de partículas y
    astropartículas.
  • Manejar la técnica de Diagramas de Feynman.
  • Comprender el papel de las simetrías en las teorías cuánticas de campos.
  • Conocer las piezas esenciales que van a constituir el Modelo Estándar

3. Programa de la asignatura

  1. Campo escalar.
  2. Campo de Dirac.
  3. Lagrangiano de la electrodinámica y cuantización.
  4. Reglas de Feynman y procesos elementales.
  5. Divergencias, regularización, renormalización.
  6. Simetrías y cuantización: rotura espontánea, mecanismo de Higgs abeliano, anomalías.
  7. Teorías gauge no abelianas.
  8. Regularización en el retículo.

4. Actividades académicas

  1. Participación y asistencia a clases magistrales.
  2. Análisis de casos, puesta en común y debate sobre los contenidos de la asignatura.
  3. Resolución de problemas relacionados con los contenidos de la asignatura.
  4. Realización y presentación escrita de trabajos.
  5. Realización y presentación oral de trabajos.
  6. Tutorías.
  7. Estudio individual.
  8. Pruebas de evaluación escrita u oral.
  9. Debates en foro de discusión.

 

5. Sistema de evaluación

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes
actividades de evaluación

  • Valoración de análisis de casos, resolución de problemas, cuestiones y otras actividades: 20%
  • Valoración de informes y trabajos escritos: 20%
  • Valoración de exposiciones orales de trabajos: 20%
  • Valoración de las pruebas de evaluación: 40%

La nota final se obtendrá según el porcentaje asignado a cada actividad de evaluación. Para superar la asignatura esta nota
final debe ser igual o superior a 5.

La asignatura ha sido diseñada principalmente para los estudiantes que asisten a las conferencias durante el curso. Sin
embargo, también habrá una prueba de evaluación para los estudiantes que no pueden asistir a estas conferencias o que
no hayan realizado las actividades de evaluación o no las hayan superado.
Esta prueba de evaluación global se realizará en las fechas establecidas por la Facultad de Ciencias.